桥梁维修加固后有效性检测评估

朱元军 董凌峰 尚 进

1.江苏现代路桥有限责任公司；2.江苏华通工程检测有限公司

1 引言

随着国内经济的持续高速发展，公路桥梁数量也在加倍增长，桥梁“老龄化”现象不断加剧，越来越多的桥梁面临维修加固。罗永锋[1]一文中指出公路桥梁进行施工管理、养护和加固维修一直都是桥梁工程施工中的重要性环节。周永强[2]结合桥梁设计、施工以及管理中发现的问题从材料和结构方面研究了钢筋混凝土桥梁的病害,并提出了维修加固方法。张巧[3]一文根据桥梁的类型，阐述了相应桥梁易产生的病害，并提出相关加固技术。赵泽宇[4]一文中采用了体外预应力加固组合箱梁桥,并对箱梁加固前后的检测和结构抗力对比,证明体外预应力加固组合箱梁效果良好。可见，桥梁工作者对桥梁维修加固研究的内容多数集中在加固方法本身，而对加固后的有效性研究较少。

由于我国尚未建立整套较为完善的桥梁加固后评估体系，因此目前工程中最常用的方法是荷载试验和有限元计算软件相结合的方法。荷载试验能较为准确地得到桥梁实际承载力，但是荷载试验需要中断交通、对仪器的精度要求较高，费时费力，而有限元软件无法完全真实反映桥梁的受力状态，特别是存在加固部分二次病害的桥梁。因此，如何快速、准确、真实的反映加固后桥梁的技术状况成为亟待解决的问题。基于此，本文提出建立加固后评估体系的目标。加固后评估体系研究项目实施的最终目的是提高项目实施质量，优化施工管理方式，提高养护决策水平，为日常检查工作的实施提供依据。

2 维修加固措施有效性标准化检查流程及评估方法

维修加固措施有效性标准化检查流程及评估主要工作包括：（1）确定检测对象。根据检测计划，宜选择存在多种较早年份维修加固措施的桥梁；（2）现场踏勘。现场勘查待检桥梁，对加固信息的符合性进行复核，并问询相关人员了解本批维修加固构件的历史情况；（3）确定检测手段。根据现场情况，合理规划检测计划，并确定到达构件的方法：所选桥梁孔跨检测对象应满足人工到达的条件，以桥检车检查为优先检查方式，对净空较低、两侧有树木或隔音屏、跨路孔的桥梁采用登高车、爬梯和架子相结合的方式进行检查，对积水的、净空较低的桥梁采用皮划艇抵近检查。

2.1 封缝灌浆

（1）根据搜集的内业资料现场校核维修加固信息，当场填写“封缝灌缝检查记录表”，记录桥梁信息及相关追溯指标；（2）区分封缝、灌缝，每个待检构件对应记录表中一列；（3）逐条进行胶体外观检查；（4）检查中发现的各种病害均应在现场用记号笔等将其范围及日期标记清楚，以便后期检查观测有无发展（从前期检查来看，失效病害主要有：局部起皮、局部脱落、局部起皮脱落、完全脱落、已重新封缝等），典型病害应拍照记录在案；（5）对于部分内业资料显示施工年限较长（超过6年）但现场检测封缝灌缝有效率高的构件，需进一步问询相关人员明确其近期有无重新施工；（6）检查时也要记录所检构件环境（有无水迹、直射光等），若修补裂缝处存在水迹，应着重关注外侧梁体有无滴水檐，泄水管下端露出长度是否合理等关联性问题，并在记录表中体现；（7）记录每处构件检查裂缝总条数，“失效”条数，现场计算有效率；（8）相关无损检测，根据无损检测结果复核外观检查结果。

2.2 缺陷修复

（1）根据搜集的内业资料现场校核维修加固信息，当场填写“缺陷修复检查记录表”，记录桥梁信息及相关追溯指标；（2）注意每个待检构件对应记录表中一列，现场应明确判断检测对象为混凝土修补、水泥砂浆修补、聚合物水泥砂浆修补或改性环氧砂浆修补；（3）检查中发现的各种病害均应在现场用记号笔等将其范围及日期标记清楚并详细记录（根据前期检查经验，失效病害类型主要为局部空响和表面龟裂），典型病害应拍照记录在案；（4）检查时也要记录所检构件环境（有无水迹、直射光等）；（5）由于上部结构跨中位置承受较大动荷载，较易失效，检查过程中应重点关注跨径大小及对应车道等关联性指标，以便进一步总结失效原因；（6）记录每处构件检查数量，“失效”数量，现场计算有效率。

2.3 粘贴钢板

（1）根据搜集的内业资料现场校核维修加固信息，当场填写“粘贴钢板检查记录表”，记录桥梁信息及相关追溯指标（施工单位、施工时间、胶黏剂厂家、钢板厂家、钢板材质、钢板厚度等）；（2）逐块钢板进行外观检查，明确有效性后进行敲击检测，确定空鼓面积；（3）每处空鼓均应在现场用记号笔等将其分布情况（含具体位置、长度、宽度、分布范围等）及日期标记清楚并在续表中详细记录，并拍摄典型病害照片；（4）用钢卷尺沿钢板边缘量测几何尺寸，记录钢板长度、宽度，并记录钢板粘贴方向；（5）同时检查钢板及螺栓外观，并在续表中详细记录锈蚀等状况；（6）现场应量测螺栓间距并记录，并通过计算确定所检钢板每平方米螺栓数量，以每块钢板为单位进行计算；（7）记录所检钢板环境（有无水迹、直射光等）；（8）记录每处构件检查钢板总块数，“失效”数量，现场计算有效率。

2.4 粘贴碳纤维布

（1）根据搜集的内业资料现场校核维修加固信息，当场填写“粘贴碳纤维布检查记录表”，记录桥梁信息及相关追溯指标（施工单位、施工时间、碳布及浸渍胶厂家）；（2）逐处进行碳布外观检查及敲击检测，确定空鼓面积，现场用记号笔等将空鼓分布情况及日期标记清楚并在续表中详细记录，并拍摄典型病害照片；（3）跨路孔粘贴碳布应检查有无超高车辆等外力刮擦导致的剥离失效，应注意与老化剥离区分记录；（4）用钢卷尺沿碳布边缘量测几何尺寸，得到每个构件粘贴碳布面积继而计算空鼓率；（5）若碳布表面防护涂装存在剥落，应用记号笔将其范围及日期标记清楚并在续表中详细记录，现场计算剥落总面积及剥落面积占比；（6）根据检测要求，对达到适用条件碳纤维布进行正拉黏结强度检测，检测结果复核外观检查结果。

2.5 增大截面

（1）根据搜集的内业资料现场校核维修加固信息，当场填写“增大截面检查记录表”，记录桥梁信息及相关追溯指标；（2）检查中发现的各种病害均应在现场用记号笔等将其范围、位置及日期标记清楚并在续表中详细记录（根据前期检查经验，失效病害类型主要为局部空响和网状裂缝），典型病害应拍照记录在案；（4）检查时也要记录所检构件环境（有无水迹、直射光等）；（3）记录每处构件检查数量，“失效”数量，现场计算有效率；（5）根据检测要求，对满足适用条件的进行钻芯取样检测，检测结果复核外观检查及敲击检查结果。

2.6 预应力碳纤维

（1）根据搜集的内业资料现场校核维修加固信息，当场填写“预应力碳纤维板检查记录表”，记录桥梁信息及相关追溯指标；（2）逐处进行外观检查，每条碳板外观、张拉端和锚固端均应拍照记录在案，若张拉端或锚固端限位块存在滑移，现场应用记号笔将滑移情况及日期标记清楚并在续表中详细记录，方便后期追溯；（3）记录所检碳板环境（有无水迹、直射光等）。

2.7 体外预应力钢绞线

（1）根据搜集的内业资料现场校核维修加固信息，当场填写“体外预应力钢绞线检查记录表”，记录桥梁信息及相关追溯指标；（2）逐处进行外观检查，每根钢绞线外观、锚头均应拍照记录在案，若锚栓存在松动变形，现场应用记号笔将变形情况及日期标记清楚并详细记录，方便后期追溯；（3）逐处进行锚固块、转向块及PE护套等外观检查，并在记录表中体现；（4）记录所检钢绞线环境（有无水迹、直射光等）及对应车道；（5）记录每处构件检查钢绞线总根数，“失效”根数，现场计算有效率；（6）条件允许时应进行索力检测，根据索力检测结果复核外观检查结果。

3检测结果及失效原因分析

考虑到篇幅有限，仅以封缝灌缝和粘贴钢板为例，分析加固失效原因，并给出相应解决方法。

3.1 封缝灌缝

3.1.1 失效原因分析

（1）封缝灌缝有效性与年份长短存在一定关联，当封缝年份超过6～8年，结构胶普遍老化，环氧失效；（2）环境对封缝灌缝有效性的影响较大，潮湿环境较干燥环境易失效；（3）施工原因影响封缝灌缝有效性，主要有：基面处理、施工时间的选择和原材料控制等。

3.1.2 对策及建议

（1）各路桥单位应制定长效合理的维修加固计划，分年段对历史封缝灌缝有效性进行检测，适时对失效的封缝灌缝重新施工，施工过程需严格把控，按规范实施，保证施工质量；（2）适时对部分桥梁设置滴水檐，及时修补并接长泄水管，保证泄水管下端合理露出长度，避免桥梁主体受雨水侵蚀；（3）应安排在适宜的季节施工，并选择与环境温度相适用的结构胶；各路桥单位需督促施工单位切实做好混凝土基面打磨处理，对封缝灌缝长度做标识的同时建议注明施工时间，方便后期追溯；（4）对定期检查中发现的较集中的裂缝病害，首先应梳理病害现状及其发展情况，继而制定有针对性的维修加固方案，切忌盲目进行大规模封缝灌缝。

3.2 粘贴钢板

黏结钢板加固法是将钢板采用高性能的环氧类粘接剂黏结于混凝土构件的表面，使钢板与混凝土形成统一的整体，利用钢板良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的。通过现场加固措施有效性检测，可能存在：钢板局部脱胶、锈蚀、剥落、与构件未黏结牢固；部分空鼓；螺栓局部锈蚀、缺失等问题。

3.2.1 失效原因分析

（1）粘贴钢板有效性与外在环境存在一定关联，存在水迹部位钢板易空鼓失效，与结构胶老化，环氧失效有关；（2）钢板面积越大，厚度越厚，其有效率相对较低；（3）每平方钢板螺栓数量增多，其有效率相对变高。

3.2.2 对策及建议

（1）适时对部分桥梁设置滴水檐，及时修补并接长泄水管，保证泄水管下端合理露出长度，避免桥梁主体受雨水侵蚀；（2）各路桥单位应严格把控施工过程，加强现场质量控制，切实按规范实施，高度重视墩柱包钢及大面积（每块钢板面积＞1㎡或长度＞3m）、厚（厚度≥5mm）钢板施工，应采用灌注法粘钢，施工中注胶速度不宜过快，注胶先后顺序应合理，以防形成气囊；施工后应注意检查是否有流胶、漏胶现象，强化质量抽检、控制钢板空鼓率满足规范要求；（3）现场监理应督促施工单位按照设计图纸布置螺栓，确保螺栓数量间距等满足设计文件要求；（4）通过现场将敲击检测法与超声波法、红外线法等对比，钢板空鼓检测建议采用敲击检测法；（5）建议各路桥单位对部分锈蚀严重的钢板进行敲击检查，待明确有效性后进行重新打磨涂装。

4 结束语

本文基于历史数据和正在进行的项目检测结果，提出了7种典型维修加固措施有效性检查以及具体评估手段，建立了加固后评估体系，为日后养护工作奠定基础，也为类似工程的标准化检查提供依据。